Australian Mines Limited ha comunicato i progressi positivi del suo programma di Ricerca e Sviluppo che mira a soluzioni di stoccaggio di idrogeno a bordo di veicoli leggeri. Lo sviluppo di uno stoccaggio pratico, sicuro, economico ed efficiente di una grande quantità di idrogeno in un volume ridotto rimane una delle sfide fondamentali dell'economia dell'idrogeno. Attualmente, le due tecniche più comuni utilizzate per immagazzinare l'idrogeno sono la compressione ad alta pressione o la liquefazione (liquefazione).

Questi metodi di stoccaggio richiedono serbatoi e/o apparecchiature di raffreddamento, che sono ingombranti e pesanti e non sono in grado di raggiungere le densità gravimetriche e volumetriche desiderate, necessarie per soddisfare gli obiettivi del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti per lo stoccaggio dell'idrogeno a bordo dei veicoli leggeri2. Si ritiene che lo stoccaggio di idrogeno allo stato solido abbia il potenziale per soddisfare gli obiettivi del DOE. Uno dei criteri più severi del DOE per un sistema di stoccaggio dell'idrogeno è una capacità gravimetrica target di 5,5 wt% di idrogeno entro il 2025.

Oltre al requisito di un'elevata capacità gravimetrica, un sistema desiderato dovrebbe presentare un'elevata capacità volumetrica, un'alta velocità di (de)idrogenazione a temperature vicine all'ambiente, un'alta reversibilità (durata del ciclo operativo), un'alta stabilità e un'efficacia dei costi. Idruri metallici e Programma di Ricerca e Sviluppo delle Miniere Australiane: Si prevede che gli idruri metallici ad alta capacità saranno molto importanti per le applicazioni di stoccaggio nella futura economia dell'idrogeno, grazie alle loro caratteristiche eccezionali. L'elevata capacità gravimetrica degli idruri metallici per l'immagazzinamento dell'idrogeno è uno dei principali vantaggi che presentano rispetto ai metodi convenzionali di stoccaggio di gas compresso e idrogeno liquido.

Il MgH2, ad esempio, ha una capacità gravimetrica fino al 7,6 percento di idrogeno. Tuttavia, nella pratica non è stato possibile utilizzare l'elevata capacità gravimetrica dell'MgH2 per le tecnologie pratiche di stoccaggio dell'idrogeno, a causa di due problemi principali: la cinetica dell'assorbimento e del desorbimento dell'idrogeno nell'MgH2 è estremamente lenta e si verifica su una scala temporale di ore; la stabilità termica dell'MgH2 è troppo elevata e richiede temperature elevate per rilasciare l'idrogeno. Per superare questi problemi, diversi ricercatori si sono concentrati sulla modifica dei sistemi di idruri metallici per migliorare le proprietà di assorbimento e desorbimento dell'idrogeno, la cinetica del tasso di reazione e la temperatura di esercizio.

Sebbene siano stati ottenuti alcuni successi con la lega e la nano-cristallizzazione dei sistemi MgH2, i risultati sono stati altamente dipendenti dal processo e hanno utilizzato processi difficili da applicare alla produzione su scala industriale. La partnership di ricerca e sviluppo (R&S) di Australian Mines con il Centro Amrita per la Ricerca e lo Sviluppo, incentrata sulla modifica dei sistemi di idruri metallici e del processo di produzione, ha portato allo sviluppo dell'idruro metallico MH-Oct22. Le capacità di assorbimento e desorbimento di MH-Oct22 a 350°C sono state testate in quattro prove.

Le figure 1a e 1b mostrano il secondo ciclo che ha dato i risultati migliori. Dalle figure si può osservare che l'MH-Oct22 assorbe il 5 percento di idrogeno in 9,8 minuti e rilascia lo stesso 5 percento di idrogeno in 3,7 minuti. Esistono tecnologie di stoccaggio dell'idrogeno a idruri metallici concorrenti.

Un esempio è la tecnologia di stoccaggio dell'idruro di magnesio a film sottile promossa dall'azienda Plasma Kinetics3. Plasma Kinetics forma un film sottile di idruro di magnesio in un disco simile a un CD che richiede l'uso di un laser per estrarre l'idrogeno. Al contrario, la strategia di Australian Mines consiste nel preparare l'MH-Oct22 secondo un processo di nuova concezione, che si è rivelato in grado di conferire maggiori proprietà di stoccaggio dell'idrogeno.

Si prevede che se viene sviluppata una tecnologia su scala industriale con questo approccio, potrebbe consentire l'assorbimento e il desorbimento utilizzando un reattore chimico in fase gassosa. Sebbene i risultati siano promettenti, è necessario un ulteriore sviluppo per raggiungere l'obiettivo del DOE del 2025 per lo stoccaggio dell'idrogeno a bordo dei veicoli leggeri. Sebbene MH-Oct22 abbia mostrato l'assorbimento e il desorbimento dell'idrogeno a temperature e pressioni più elevate rispetto agli obiettivi di temperatura e pressione operativa del DOE, rispettivamente 60°C e 5-12 bar, l'azienda ha diverse strategie che possono migliorare la cinetica di reazione e le temperature e pressioni operative.

Nei prossimi trimestri, l'Azienda continuerà a testare queste strategie per cercare di sviluppare nuovi idruri metallici per migliorare le prestazioni di MH-Oct22. L'Azienda inizierà anche un programma di protezione della proprietà intellettuale.